中科大Energy Environ. Sci. : Ni-Mo-O 納米棒復(fù)合催化劑用于尿素電解高效堿性水解產(chǎn)氫

近日來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的高敏銳教授和俞書宏教授（共同通訊）在Energy Environ. Sci.發(fā)表文章，題為：Ni-Mo-O nanorod-derived composite catalysts for efficient alkaline water-to-hydrogen conversion via urea electrolysis。本文報(bào)道了一種具有高氧化態(tài)金屬元素的多孔棒狀NiMoO4，通過(guò)將NiMoO4xH2O作為前驅(qū)體采用退火工藝可以很容易地制備出高效的UOR電催化劑。當(dāng)將保護(hù)氣體從Ar切換到H2/Ar時(shí)，該前驅(qū)體得到衍生的Ni/NiO/MoOx納米復(fù)合材料，在堿性電解質(zhì)中表現(xiàn)出用于析氫反應(yīng)(HER)的類鉑活性。使用我們開發(fā)的UOR和HER催化劑分別作為陽(yáng)極和陰極組裝電解池可以在僅僅1.38伏的電解池電壓下提供10 mA/cm2的電流密度，以及顯著的穩(wěn)定性，這代表了迄今為止報(bào)道的最好的非貴金屬尿素電解池。研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)果表明了鎳鉬基材料作為尿素電解槽高效電極催化劑的潛力，有望實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗的H2生產(chǎn)方式。

可激活的半導(dǎo)體診療材料：同時(shí)實(shí)現(xiàn)活性氧生產(chǎn)和比率型光聲成像

增強(qiáng)活性氧的生成是一種非常有效的抗腫瘤策略。然而，在體內(nèi)控制活性氧的生成和成像面臨巨大的挑戰(zhàn)，這兩個(gè)因素對(duì)實(shí)現(xiàn)有效和精準(zhǔn)的腫瘤治療至關(guān)重要。南京郵電大學(xué)范曲立教授、福州大學(xué)宋繼彬教授和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院陳小元研究員課題組報(bào)道了一種可激活的半導(dǎo)體診療納米平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)活性氧的產(chǎn)生，同時(shí)，可以通過(guò)比率型光聲成像檢測(cè)其含量。進(jìn)一步地，該納米平臺(tái)可以指導(dǎo)體內(nèi)腫瘤治療。納米平臺(tái)主要包括如下部分：1）可以催化ROS生成的順鉑前藥及三價(jià)鐵離子，同時(shí)可以起到聯(lián)合抗腫瘤作用；2）比率型光聲成像主要包括惰性半導(dǎo)體苝酰亞胺（PDI）和ROS可激活的近紅外染料（IR790s），可在比率型光聲成像指導(dǎo)下進(jìn)行腫瘤治療。比率型光聲成像有兩個(gè)近紅外激發(fā)波長(zhǎng)：680nm（PDI）和790nm（IR790s）。結(jié)果顯示，在體內(nèi)ROS的生成可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可視化。這種新穎的ROS響應(yīng)的有機(jī)診療納米材料不僅可實(shí)現(xiàn)協(xié)同癌癥化療作用，同時(shí)通過(guò)比率型光聲成像方法，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)治療效果的作用。

國(guó)產(chǎn)1000千瓦級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)：實(shí)現(xiàn)100%穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)！

近日，我國(guó)自主研制的1000千瓦級(jí)民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在湖南株洲實(shí)現(xiàn)整機(jī)100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、各項(xiàng)工作參數(shù)正常。1000千瓦級(jí)民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)第一型按照國(guó)際適航標(biāo)準(zhǔn)，完全自主研制的民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了先進(jìn)的壓氣機(jī)、渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)及軸承共腔、環(huán)下供油、集成化附件傳動(dòng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，將配裝5噸級(jí)直升機(jī)。 1000千瓦級(jí)民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)整機(jī)100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，有效驗(yàn)證了全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)各部件和系統(tǒng)的匹配性，基本摸清了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)規(guī)律，初步證明了結(jié)構(gòu)布局的合理性，為后續(xù)研制工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Small methods：蒸發(fā)誘導(dǎo)液滴自組裝精確構(gòu)筑微結(jié)構(gòu)

近期，香港大學(xué)機(jī)械工程系王立秋教授研究組和深圳大學(xué)孔湉湉博士研究組提出了以微流控液滴為模板，利用乳液蒸發(fā)方法促進(jìn)液滴自組裝實(shí)現(xiàn)大面積高精度微米結(jié)構(gòu)的制備。結(jié)構(gòu)調(diào)控通過(guò)雙重機(jī)制完成：1）蒸發(fā)誘導(dǎo)微液滴自組裝，在宏觀尺度上形成高度有序的液滴陣列；2）自組裝完成后，微液滴受力變形可在微米尺度上進(jìn)一步精確調(diào)控微結(jié)構(gòu)的類型和尺寸。研究者揭示了自組裝過(guò)程的調(diào)控機(jī)制，并根據(jù)液滴數(shù)量和變形程度，構(gòu)建理論模型，精確描述了不同的結(jié)構(gòu)類型和微觀尺寸特征。該制備方法可拓展至雙重乳液和Pickering乳液等，實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和功能化，例如在多孔結(jié)構(gòu)中鑲嵌微顆粒、制備微納層次結(jié)構(gòu)等。通過(guò)控制表面結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)固體表面潤(rùn)濕特性的調(diào)控，如超疏水、空氣中親油/疏油、水下超疏油和液體灌注的超滑表面的設(shè)計(jì)與制備等。

該方法充分利用了微流控技術(shù)在微米尺度上精確控制液滴尺寸、結(jié)構(gòu)、組分的能力，并通過(guò)乳液蒸發(fā)法在微觀和宏觀尺度上同時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的精確控制。進(jìn)一步豐富液滴模板的多樣性，有望在不同尺度上構(gòu)筑結(jié)構(gòu)和性能高度可控的新型功能材料。

一種通用氣泡模板衍生法制備石墨烯多空材料

最近，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團(tuán)隊(duì)和中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院何利民研究員合作在Advanced Functional Materials上發(fā)表文章，提出了一種在氣-液界面組裝制備石墨烯多孔材料的通用方法，該文也入選了該期的內(nèi)封底。利用表面活性劑泡沫團(tuán)聚體為模板，控制氧化石墨烯和氣泡混合液的穩(wěn)定，冷凍干燥進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定，后續(xù)高溫處理可同時(shí)還原氧化石墨烯和去除表面活性劑，得到三維石墨烯海綿。另外，將泡沫團(tuán)聚體與刮涂制膜相結(jié)合，可制備大面積獨(dú)立自支撐的二維石墨烯多孔膜。多孔材料的結(jié)構(gòu)由直徑為200~500 mm的有序球形大孔和孔間雜亂排列的小孔組成，可通過(guò)多渠道對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)控。石墨烯海綿具有親油疏水的特性，對(duì)所探測(cè)的油類及有機(jī)溶劑的吸附能力處于較高水平，在污水處理、水油分離等方面具有應(yīng)用潛力。將三維和二維的石墨烯多孔材料和彈性聚合物進(jìn)行復(fù)合，可分別作為壓縮應(yīng)變傳感器和拉伸應(yīng)變傳感器的敏感材料，集成于可穿戴設(shè)備，用于人體運(yùn)動(dòng)探測(cè)。該氣泡衍生模板法有望拓展應(yīng)用于其他納米材料宏觀功能體的自組裝。

浙江大學(xué)凌君教授和孫繼宏教授團(tuán)隊(duì)合作研究進(jìn)展：NTA聚合合成聚多巴、用于新型聚氨基酸鐵MRI對(duì)比劑

浙江大學(xué)凌君教授和孫繼紅教授合作報(bào)道了含兒茶酚基的多巴氨基酸-N-硫代羧酸酐（DOPA-NTA）與肌氨酸-NTA（Sar-NTA）可控開環(huán)聚合合成了新型含兒茶酚側(cè)基的兩親性嵌段聚氨基酸PDOPA-b-PSar。該NTA聚合方法對(duì)水不敏感，無(wú)需保護(hù)酚羥基，聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控。

聚多巴氨基酸的兒茶酚基與三價(jià)鐵離子形成穩(wěn)定配位結(jié)構(gòu)，在水溶液中自組裝成螯合三價(jià)鐵的聚氨基酸膠束，成功實(shí)現(xiàn)磁共振成像（MRI），比商用釓試劑具有更好的弛豫速率（r1=5.6mM?1s?1）。該膠束直接應(yīng)用于小鼠和兔子體內(nèi)，成功實(shí)現(xiàn)了磁共振血管造影，得到靜脈和動(dòng)脈的清晰三維圖像。本工作為直接合成側(cè)鏈帶兒茶酚的聚氨基酸提供了新的合成方法，含三價(jià)鐵的MRI探針不僅在影像診斷學(xué)上有望取代傳統(tǒng)釓離子對(duì)比劑，而且在腫瘤診療一體化方面該體系還可以同時(shí)負(fù)載化療藥，以實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向診療。

剛發(fā)完Science，仿生材料又在Nature Energy破了個(gè)電池記錄！

研究亮點(diǎn)：

1. 通過(guò)仿生改性，得到高水溶性和高穩(wěn)定性的吩嗪衍生物負(fù)極電解液，使水性有機(jī)液流電池的可逆容量史無(wú)前例地達(dá)到理論容量的90%。

2.基于吩嗪衍生物負(fù)極電解液的液流電池，具有優(yōu)異的容量保持率。 液流電池可大量?jī)?chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源，以備不時(shí)之需。除此之外，液流電池還具有低成本、高安全性等一系列優(yōu)勢(shì)。因此，液流電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并被廣為研究。 同時(shí)，液流電池也不可避免地存在這樣那樣的問(wèn)題。其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在于，用于儲(chǔ)存能量的水溶性有機(jī)分子水溶性差，或者不穩(wěn)定，往往難以實(shí)現(xiàn)其理論容量，導(dǎo)致液流電池的功能難以最大程度實(shí)現(xiàn)。

MOF導(dǎo)電性提高1萬(wàn)倍，楊培東這三位大牛這么簡(jiǎn)單就做到了！

研究亮點(diǎn)：

1.通過(guò)K離子的引入實(shí)現(xiàn)能帶離域，使MOF導(dǎo)電性和遷移率大幅提升，可媲美有機(jī)高分子。

2.基于這種高導(dǎo)電性和高遷移率的MOFs FET，為實(shí)現(xiàn)新型多孔導(dǎo)體器件開辟了一條通用之路。

作為一種比表面積高達(dá)7000 m2 g–1的晶態(tài)多孔材料，MOFs在氣體存儲(chǔ)、工業(yè)分離、催化以及水凈化等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景。 如何提高M(jìn)OFs的導(dǎo)電性和遷移率，使之進(jìn)入儲(chǔ)能和電子器件領(lǐng)域并有所作為，成為了眾多科學(xué)家研究的重要目標(biāo)。有鑒于此，加州大學(xué)伯克利分校Jeffrey R. Long、楊培東和Gary J. Long等團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)K+的引入實(shí)現(xiàn)能帶離域，使MOF導(dǎo)電性和遷移率大幅提升，可媲美有機(jī)高分子。

以上為今日材料訊，共勉

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